Biología

Observan la evolución de ARNs en laboratorio

(NC&T) Este estudio ha sido dirigido por Sarah Voytek de la Escuela Kellogg de Ciencia y Tecnología, dependiente del Instituto Scripps de Investigación.

En este trabajo, la idea ha sido avanzar en la comprensión de la evolución darwiniana. El uso de moléculas en lugar de especies vivas es una forma sólida de indagar en los entresijos de la evolución, porque permite que las fuerzas evolutivas realicen su trabajo en el transcurso de días, con un billón de moléculas replicándose cada pocos minutos en un tubo de ensayo.

En el recorrido del Beagle, Darwin recogió y estudió diferentes especies de pinzones en algunas de las Islas Galápagos. Los pinzones se diferenciaban por la estructura del pico; algunos tenían picos fuertes y gruesos, y otros los tenían finos y delicados. Darwin observó que los distintos pinzones estaban cada uno adaptado a los tipos específicos de semillas que representaban su fuente primaria de alimentación.

Durante varios años, Gerald Joyce ha estado experimentando con un tipo específico de molécula de ARN enzimático que puede evolucionar continuamente en el tubo de ensayo. Las bases de esta evolución tienen su origen en el hecho de que cada vez que una molécula se replique, existirá la posibilidad de que mute (aproximadamente una vez por cada ronda de replicación), por tanto, la población puede adquirir nuevos rasgos con el paso del tiempo.

Dos años atrás, Voytek logró desarrollar una segunda molécula de ARN enzimático, distinta de la otra, que también puede evolucionar continuamente. Esto le permitió poner a evolucionar a los dos ARNs en el mismo espacio, forzándolos a competir por los mismos recursos, como les sucedió a esas dos especies de pinzones en una isla de las Galápagos.

En el nuevo estudio, el recurso principal o "alimento" era un suministro de moléculas necesarias para la replicación de cada ARN. Mientras los ARNs tengan suficiente alimento, se replicarán, y mientras se repliquen, mutarán. Con el paso del tiempo, estas mutaciones se acumulan, surgen nuevas formas y unas están más preparadas que las otras.

Cuando Voytek y Joyce enfrentaron las dos moléculas de ARN una contra otra para que compitiesen por una única fuente de alimentos, descubrieron que las moléculas que estaban mejor adaptadas para utilizar el alimento en particular, salían victoriosas. El ARN menos preparado acababa por desaparecer con el paso del tiempo.

Entonces, colocaron los dos ARNs juntos en un recipiente con cinco fuentes de alimento distintas. Ninguno de los dos ARNs se había topado anteriormente con ninguna de esas fuentes de alimentación. Al principio, cada molécula de ARN pudo utilizar los cinco tipos de alimento, pero ninguno fue empleado de manera óptima. Sin embargo, después de cientos de generaciones de evolución las dos moléculas dejaron de ser generalistas y se especializaron cada una en el uso de una de las cinco fuentes de alimentación. Sus preferencias eran mutuamente exclusivas, pues cada una tenía una gran preferencia por su propio alimento y rechazaba la fuente de alimentación de la otra molécula.

En el proceso, las moléculas desarrollaron distintos enfoques evolutivos para alcanzar sus metas. Una se volvió muy eficaz en adquirir su alimento, haciéndolo a un ritmo un centenar de veces más rápido que el de su competidora. Ésta era más lenta en adquirir comida, pero producía tres veces más progenie por cada generación. Ambas características son ejemplos de estrategias evolutivas clásicas para la supervivencia.




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